一种电机控制电路的制作方法

本实用新型涉及电机控制电路技术领域，具体涉及一种具有电机反拖电动势抑制功能的电机控制电路。

背景技术：

现代社会，汽车作为一种交通工具，其安全、节能和舒适是它必不可少的要素和条件，但随着汽车数量的增加及汽车拥有量的普及，汽车也逐渐成为一种文化表现，一种生活方式，汽车的自动化和智能化程度也越来越高。

越来越多汽车的车门实现了电动控制，例如汽车发动机引擎盖，侧门，滑动门和后备箱门，但出于安全和人性化角度的考虑，手动控制也必须是保留的。因此车门在电动控制时，其内部的电机将电能转化为机械能以驱动车门的开和关，但在手动模式时，这个电机就相当于发电机并对外输出电动势，这里称为反拖电动势。手拉车门的速度越快，其产生的反拖电动势将会越大，而反拖电动势会对内部的MOS管型电机驱动电路产生影响，当速度超过一定值时，产生的反拖电动势甚至会损坏驱动电路和控制电路。如何防止用户手动模式下，手拉车门时损坏MOS管型电机驱动电路成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电机控制电路，以实现对用户手拉车门时产生的反拖电动势进行抑制，防止反拖电动势过大而损坏电机控制电路。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种电机控制电路，包括：

输入端与电源输入端相连的电压转换电路；

与电压转换电路的输出端相连的微处理器；

控制端与微处理器的输出端相连的电机驱动电路，电机驱动电路的输入端与电源输入端相连，输出端与电机相连，电机驱动电路内配置有全桥电路；

反拖电动势控制电路，用于：当电机两端电压大于设定值时，当电机两端电压大于设定值时，对电机进行制动。

优选的，上述电机控制电路中，电机驱动电路包括：

预驱芯片和全桥电路；

预驱芯片至少用于：依据微处理器的控制命令驱动全桥电路；

全桥电路包括：控制端与预驱芯片相连的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

第一开关管和第二开关管的漏极与电源输入端相连；

第三开关管的漏极与第一开关管的源极、电机的第一端相连，第三开关管的源极接地；

第四开关管的漏极与第二开关管的源极、电机的第二端相连，第四开关管的源极接地；

反拖电动势控制电路具体用于：

当电机两端电压大于设定值时，控制电机驱动电路中的第三开关管和第四开关管导通，以使得电机两端接地。

优选的，上述电机控制电路中，反拖电动势控制电路，包括：

稳压二极管和稳压电阻；

稳压二极管的输出端与电源输入端相连，输入端与稳压电阻的输入端相连，稳压电阻的输出端与电机驱动电路相连，稳压二极管的反向导通电压为设定值。

优选的，上述电机控制电路中，反拖电动势控制电路，包括：

比较器；

比较器的第一输入端与电源输入端相连；

第二输入端用于获取参考电压信号，参考电压信号的输出端为设定值；

比较器的输出端与电机驱动电路的控制端相连。

优选的，上述电机控制电路中，稳压电阻的输出端与第三开关管和第四开关管的控制端相连。

优选的，上述电机控制电路中，预驱芯片与全桥电路集成在全桥驱动芯片中；

稳压电阻的输出端与全桥驱动芯片的使能端相连，当全桥驱动芯片的使能端获取到稳压电阻输出的高压信号时，控制第三开关管和第四开关管导通。

优选的，上述电机控制电路中，反拖电动势控制电路，具体包括：

第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一稳压电阻和第二稳压电阻；

第一稳压二极管和第二稳压二极管的输出端与电源输入端相连；

第一稳压电阻的输入端与第一稳压二极管的输入端相连、输出端与第三开关管的控制端相连；

第二稳压电阻的输入端与第二稳压二极管的输入端相连、输出端与第四开关管的控制端相连。

优选的，上述电机控制电路中，反拖电动势控制电路，具体包括：

第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一稳压电阻和第二稳压电阻；

第一稳压二极管和第二稳压二极管的输出端与电源输入端相连；

第一稳压电阻的输入端与第一稳压二极管的输入端相连、输出端与全桥驱动芯片的第一使能端相连；

第二稳压电阻的输入端与第二稳压二极管的输入端相连、输出端与全桥驱动芯片的第二使能端相连；

全桥驱动芯片用于：当由第一使能端获取到高压信号时，控制第三开关管导通，当由第二使能端获取到高压信号时，控制第四开关管导通。

优选的，上述电机控制电路中，还包括：

防反接电路，防反接电路设置于电机驱动电路、反拖电动势控制电路与电源输入端之间。

优选的，上述电机控制电路中，预设值为24V-27V之间的任意一电压值。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的电机控制电路在使用时，当手拉车门时，电机被反拖产生反拖电动势，此时电机相当于一台交流发电机向外输出交流电动势，而全桥电路中的各个开关管内部的寄生的二极管此时就构成了一个全桥的整流电路，整流电路会对电机输出的交流电动势进行整流，并在全桥电路两端形成一个脉动的直流电；用户手拉车门的速度越快，产生的直流电的电压值就越大，当这个电压值大于设定值时，将脉动的直流电引到电机驱动的控制端，反拖电动势控制电路输出用于控制电机驱动电路中的预设开关管的控制信号，以使得电机两端接地。以控制电机驱动电路对电机进行制动，从而抑制反拖电动势的继续增长，以防止它对电机控制电路内部电路的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种电机控制电路的结构示意图；

图2为本申请另一实施例公开的一种电机控制电路的结构示意图；

图3为本申请再一实施例公开的一种电机控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对于此，本申请公开了一种具有电机反拖电动势抑制功能的电机控制电路，以解决手拉车门时产生的反拖电动势将车门控制器损坏的问题。

参见图1，图1为本申请实施例公开的一种电机控制电路的原理示意图，电机控制电路可以包括：电压转换电路100、微处理器200、电机驱动电路300和反拖电动势控制电路400；

电压转换电路100用于：输入端与电源输入端相连，由电源输入端采集输入电信号，对输入电信号进行转换，将其转换为微处理器和/或其他逻辑电路所需要的电压信号，电压转换电路100的设计方式在现有技术中已经较为成熟，例如电压转换电路100可借鉴现有技术中的DC-DC转换电路，其设计形式可以依据用户不同的性能需求设置不同的配置方式，只要现有技术中能够实现电压转换的电路，均可以作为本申请实施例中的电压转换电路100；电源输入端可以与车载电池相连；

微处理器200与电压转换电路100的输出端相连，其用于：其内加载有预设的处理程序，以实现对获取到的数字和模拟信号进行处理、与外部接口通信并向后级电路发出控制命令；其可以直接采用现有技术中的电机控制电路中的微处理器；

电机驱动电路300的控制端与微处理器200相连，电机驱动电路300的输入端与电源输入端相连，输出端与电机M相连，电机驱动电路300内配置有全桥电路，其用于依据微处理器200的控制指令通过全桥电路驱动电机转动，并通过全桥电路对流过电机的电流的方向进行控制，从而实现对电机的转动方向的控制，电机将电能转换为机械能驱动车门的开和关；

反拖电动势控制电路400设置在微处理器200与电机驱动电路300之间，用于检测电机两端的电压值，当电机两端电压大于设定值时，对电机进行制动。其具体对电机进行制动的方式可为：输出用于控制电机驱动电路中的预设开关管导通的控制信号，以使得电机两端接地。其中，为了保证电机能够在正常情况下运行，设定值大于电源输入端输出的电压，即，电机两端的电压值为电源输入端输出的电压值时，反拖电动势控制电路400无信号输出，当电机两端的电压值达到设定值时，反拖电动势控制电路400有信号输出，且该信号作用于电机驱动电路中的预设开关管，使得预设开关管导通，当预设开关管导通时，电机两端接地。

上述实施例公开的技术方案在工作时，电源输入端VBAT连接车载电池，微处理器200发出控制命令后，电机驱动电路300中的全桥电路工作；通过全桥电路中各个开关管的导通状态，驱动电机正转或反转；在正常工作时，由于车载电池的电压小于预设值，因此不会对全桥电路的工作状态造成影响；当手拉车门时，电机被反拖产生反拖电动势，此时电机相当于一台交流发电机向外输出交流电动势，而全桥电路中的各个开关管内部的寄生的二极管此时就构成了一个全桥的整流电路，整流电路会对电机输出的交流电动势进行整流，并在全桥电路两端形成一个脉动的直流电；用户手拉车门的速度越快，产生的直流电的电压值就越大，当这个电压值大于设定值时，将脉动的直流电引到电机驱动的控制端，反拖电动势控制电路400输出用于控制电机驱动电路中的预设开关管的控制信号，以使得电机两端接地。以控制电机驱动电路对电机进行制动，从而抑制反拖电动势的继续增长，以防止它对电机控制电路内部电路的损坏。

在本申请实施例公开的技术方案中，电机驱动电路300的结构和组成可以依据用户需求自行设定，例如，参见图2，电机驱动电路300可以包括：

预驱芯片310和全桥电路320；

预驱芯片310至少用于：依据微处理器200的控制命令驱动全桥电路320的工作状态，通过全桥电路320的工作状态对电机M的转动方向进行控制，当然，预驱芯片310也通过与电机两端相连以检测电机M的驱动电流，并将驱动电流反馈至微处理器200，具体的，预驱芯片310的使能端包括：左半桥的使能管脚IN1、右半桥的使能管脚IN2、左半桥的PWM输入管脚PWM1和右半桥的PWM输入管脚PWM2，当然还可以包括电流反馈信号CS，预驱芯片310的控制端包括：与全桥电路320中各个开关管的控制端相连的输出端，以及用于检测电机驱动电流的电流采集端；

全桥电路320包括：控制端与预驱芯片310相连的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；

第一开关管Q1和第二开关管Q2的漏极与电源输入端相连；

第三开关管Q3的漏极与第一开关管Q1的源极、电机M的第一端相连，第三开关管Q3的源极接地；

第四开关管Q4的漏极与第二开关管Q2的源极、电机M的第二端相连，第四开关管Q4的源极接地；

反拖电动势控制电路400具体用于：

当反拖电动势控制电路400两端电压大于设定值时，控制电机驱动电路中的第三开关管Q3和第四开关管Q4导通，以使得电机两端接地。此时，全桥电路320两端的电压为0，电机驱动电路的输入电压为0，从而防止了反拖电动势给电路器件造成的损坏。

在本申请实施例公开的技术方案中，反拖电动势控制电路400的具体结构可以依据用户需求自行设定，例如，其可以通过比较器等方式检测电机两端的电压值，比较器的一个输入端用于获取电机两端的电压值，另一个输入端用于获取参考信号，参考信号的电压值为设定值，当电机两端的电压值大于设定值时，控制电机驱动电路中的预设开关管导通，从而使得电机的两端接地。

除了采用比较器的方式构成反拖电动势控制电路400之外，申请还可以采用稳压二极管的方式构成反拖电动势控制电路，具体的，反拖电动势控制电路可以由稳压二极管和稳压电阻组成，稳压二极管的阴极与电源输入端相连，稳压二极管的阳极通过稳压电阻与电机驱动电路相连，当电机产生的反拖电动势大于设定值时，稳压二极管被反向击穿，电流通过稳压二极管和稳压电阻流入电机驱动电路，电机驱动电路获取到该信号时，控制全桥电路中的预设开关管导通，以使得电机两端接地。

具体的，在通过反拖电动势控制电路400的输出信号控制预设的开关管导通时，可以依据电机驱动电路的具体结构形式设置反拖电动势控制电路400与电机驱动电路之间的连接方式，例如，如果电机驱动电路中的全桥电路单独封装或未封装时，可以直接将反拖电动势控制电路的输出端与全桥电路中预设的开关管的控制端相连，当电机两端的电压值大于设定值时，反拖电动势控制电路的输出信号直接作用于预设的开关管的控制端，控制预设的开关管导通，以使得电机两端通过预设的开关管接地。

例如图2所示，预设的开关管可以为第三开关管Q3和第四开关管Q4，在设计时反拖电动势控制电路中可以包括两条支路，每条支路分别对一个开关管的导通状态进行控制，即，参见图2所示，反拖电动势控制电路可以包括：

第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第一稳压电阻R1和第二稳压电阻R2；

第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2的输出端与电源输入端相连；

第一稳压电阻R1的输入端与第一稳压二极管D1的输入端相连、输出端与第三开关管Q3的控制端相连；

第二稳压电阻R2的输入端与第二稳压二极管D2的输入端相连、输出端与第四开关管Q4的控制端相连。

此时电机控制电路包括：电压转换电路100、微处理器200、预驱芯片310、由4颗MOS型开关管组成的全桥电路320、2颗稳压二极管D1～D2、两颗稳压电阻、电机M和若干电阻器；其中电源输入端VBAT用于给电机控制电路内模块和电机供电，它通过导线与车载电池相连，并在进入电机控制电路后分为两路：一路进入电压转换电路，另一路连接到了电机驱动电路的输入端；电压转换电路的功能是将输入的电源转换为微处理器和其它逻辑电路需要的5V或3.3V直流电；微处理器200负责处理板内的数字和模拟信号、与外部接口通信和发出控制命令，图中仅画出了微处理器200与预驱芯片310的一般连接关系，预驱芯片310的使能端和电流反馈信号端CS与微处理器200相连，其使能端包括左半桥的使能管脚IN1、右半桥的使能管脚IN2、左半桥的PWM输入管脚PWM1和右半桥的PWM输入管脚PWM2；预驱芯片310负责接受微处理器200的控制命令和驱动由4颗MOS管Q1～Q4组成的全桥电路，并向微处理器200反馈全桥电路320输出的驱动电流；MOS管Q1和Q3组成全桥电路320的左半桥，MOS管Q2和Q4组成全桥电路320的右半桥；稳压二极管D1一端连接到了全桥电路320的电源端，另一端通过稳压电阻R1后连接到MOS管Q3的控制端，稳压二极管D2一端连接到了全桥电路320的电源端，另一端通过稳压电阻R2后连接到MOS管Q4的控制端。

在正常工作时，电源输入端VBAT连接车载电池，微处理器200发出控制命令后，预驱芯片310驱动全桥电路320工作；当Q1和Q4开关管同时打开时，预驱芯片310通过全桥电路320驱动电机正转，当Q2和Q3开关管同时打开时，预驱芯片310通过全桥电路320驱动电机反转；在正常工作时，由于车载电池的电压小于稳压二极管D1和D2的钳位电压，钳位电压的大小为设定值，因此不会对开关管Q3和Q4的控制有影响；当手拉车门时，电机被反拖，此时电机相当于一台交流发电机向外输出交流电动势，而全桥电路320中的MOS管Q1、Q2、Q3、Q4的内部寄生的二极管此时就构成了一个全桥的整流电路，整流电路会对电机输出的交流电动势进行整流，并在电源输入端和各个电路模块的接地端之间形成一个脉动的直流电；手拉车门的速度越快，电机向外输出的直流电的电压就越大，当这个电压大于稳压二极管D1、D2的钳位电压时，稳压二极管D1、D2被击穿后就会抬高MOS管Q3和Q4控制端的电压，将MOS管Q3和Q4打开；当MOS管Q3和Q4同时打开时，电机两端就会短接在一起，从而起到对电机进行制动的作用；电机制动后不再向外输出电能，此时电源输出端和其他模块的接地端之间脉动的直流电消失，稳压二极管D1、D2停止被反向击穿，此时无电流作用在MOS管Q3和Q4的控制端，MOS管Q3和Q4关断，此时车门又可以被拉动，电机再次并向外输出电能直到发生下一个制动行为；通过上述过程，将拉动车门产生的反拖电动势限制在了一个安全的范围内，同时又不至于失去手动开关车门的功能。

当电机驱动电路统一封装在一起时，即将预驱芯片和四个MOS管构成的全桥电路集成在了一起，参见图3，此时该电机驱动电路可以记为全桥驱动芯片，由于不能将反拖电动势控制电路直接作用于左右半桥的低端MOS管，左右半桥的低端MOS管为第三开关管Q3和第四开关管Q4，因此可以将其引到全桥驱动芯片左右半桥的控制信号输入端，全桥驱动芯片的控制信号输入端包括：防反拖使能端EN1和EN2、左半桥控制使能端INa、右半桥控制使能端INb、PWM控制信号使能端PWM和电流反馈信号端CS。

此时，在上述的电机控制电路正常工作时，电源输入端VBAT连接车载电池，微处理器200发出控制命令后，全桥驱动芯片驱动电机正反转；由于车载电池的电压小于稳压管的设定值，因此不会对全桥驱动芯片的控制有影响；当手拉车门时，全桥驱动芯片内部的全桥电路就变成全桥整流电路，并对电机输出的交流电动势进行整流；同样当电机输出电压大于设定值时，反拖电动势控制电路向全桥驱动芯片的防反拖使能端输出触发信号，全桥驱动芯片依据该触发信号控制全桥电路中的低端MOS管导通，以制动电机，从而抑制电机输出电动势的继续增长。

具体的，反拖电动势控制电路可以采用上述实施例中的结构形式，即其可以包括两个稳压二极管，即第一稳压二极管和第二稳压二极管和两个稳压电阻，即第一稳压电阻和第二稳压电阻，具体的：

第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2的输出端与电源输入端相连；

第一稳压电阻R1的输入端与第一稳压二极管D1的输入端相连、输出端与全桥驱动芯片的第一使能端相连；

第二稳压电阻R2的输入端与第二稳压二极管D2的输入端相连、输出端与全桥驱动芯片的第二使能端相连；

全桥驱动芯片用于：当由第一使能端获取到高压信号时，控制第三开关管Q3导通，当由第二使能端获取到高压信号时，控制第四开关管Q4导通。

为了防止电源反接时，损坏电机控制电路，本申请上述电机控制电路中还可以设置有防反接电路500，防反接电路500设置于电机驱动电路、反拖电动势控制电路与电源输入端之间。其可以由一MOS管组成，MOS管的栅极与预驱芯片相连，通过其内部的寄生二极管控制电流流向，当然以也可以直接由一二极管构成。当然，其也可为其他电路形式，只要能够起到防反接的电路结构，均可以作为防反接电路来使用。

优选的，在本申请实施例公开的技术方案中，MOS管可以为N型MOS管或P型MOS管等。

在设计时，用户可以依据自身需求设置设定值的大小，如果设定值过小时，会导致手拉车门时，很容易进入到制动状态，从而影响手动开关车门时的手感；而设定值设计过大时，并不能起到保护内部电路的作用；优选地，将设定值设计为24V到27V之间的任意一值，此时可以既不影响手动开关门时的手感，还能对内部电路起到很好的保护作用。如果采用上述稳压二极管和稳压电阻的形式构成反拖电动势控制电路时，稳压二极管的击穿电压位于24V到27V之间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。